(57)【要約】【課題】  ノズル面に施された撥水撥油膜を破壊しにくい水性インクおよびその製造方法、インク容器およびインクジェットプリンタを提供すること。【解決手段】  色材としての染料が全部溶解した１ｗｔ％染料水溶液に硫酸を添加して得られる中和曲線において、中和曲線の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［硫酸の添加量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足する少なくとも１種の染料と、染料を溶解させる少なくとも１種の液媒体と、少なくとも１種の界面活性剤と、染料中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和しｐＨを調整する少なくとも１種の酸とを所定の分量で調合してなる水性インク。【選択図】      図９
2005336350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の色材と、
前記色材を溶解または分散させる少なくとも１種からなる液媒体と、
少なくとも１種の界面活性剤と、
前記色材中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和してｐＨを調整する少なくとも１種の酸とをそれぞれ所定の分量で調合してなる水性インクであって、
前記色材は、前記色材が全部溶解または分散した低濃度溶液を強酸で中和して得られる中和曲線において、添加された強酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するものであることを特徴とする水性インク。
【請求項２】
前記傾きＫは、添加された強酸の量に対応して変化したｐＨの特定の２点間を結ぶ直線の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するものであることを特徴とする請求項１に記載の水性インク。
【請求項３】
前記特定の２点は、前記中和曲線のｐＨ７とｐＨ５であることを特徴とする請求項２に記載の水性インク。
【請求項４】
色材が全部溶解または分散した低濃度溶液を強酸で中和して得られる中和曲線において、添加された強酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するように粗製色材から不純物や不純物が有するアルカリ成分を除去して精製された前記色材を得る精製工程と、
前記精製工程で精製された少なくとも１種の前記色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１種からなる液媒体と、少なくとも１種の界面活性剤と、前記色材中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和してｐＨを調整する少なくとも１種の酸とをそれぞれ所定の分量で調合する調合工程とを備えたことを特徴とする水性インクの製造方法。
【請求項５】
インクを略密閉された状態に収容し、前記インクを外部に排出する流路を備えたインク容器において、収容された前記インクが、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の水性インクであること、または請求項４に記載の水性インクの製造方法を用いて製造された水性インクであることを特徴とするインク容器。
【請求項６】
インクをノズルから液滴として記録媒体に吐出して記録を行うインクジェットプリンタにおいて、請求項５に記載のインク容器を搭載したことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性インクおよび水性インクの製造方法、インク容器およびインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを液滴としてノズルから吐出させて印字あるいは描画を行うインクジェットプリンタには、インクとして水性または油性のインクが用いられている。またインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドを構成する材料は、例えばシリコン、ガラス、金属、樹脂等が用いられ、上記のインクが付着した場合、濡れやすい性質を持っている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドのノズル形成面（以下ノズル面という）の表面にインクが付着すると、吐出されたインクの直進性が損なわれるいわゆる飛行曲がりや、付着したインクがノズルを塞いでしまう目詰まりが発生することがあり、印字乱れやドット抜け等の印字不良を招く惧れがある。
【０００４】
上記のような不具合を防止するため一般的にノズル面にはインクを付着しにくくする撥水撥油化処理が行われている。この撥水撥油化処理の方法としては、インクジェットヘッドのノズル面に３００ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射してノズル面を清浄化した後に、フッ素含有有機化合物を用いて２０ｎｍ以上の厚みで撥水撥油膜をノズル面に形成する方法が開示されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２７３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の方法を用いてシリコンを材料とするノズル面に撥水撥油化処理を施した場合、ノズル面に付着した水性インク中の色材の不純物や不純物が有するアルカリ成分によって撥水撥油膜が侵され、さらにノズル面が腐食溶解して、撥水撥油性が失われてしまう可能性があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであり、ノズル面に施された撥水撥油膜を破壊しにくい水性インクおよびその製造方法、インク容器およびインクジェットプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の水性インクは、少なくとも１種の色材と、色材を溶解または分散させる少なくとも１種からなる液媒体と、少なくとも１種の界面活性剤と、色材中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和してｐＨを調整する少なくとも１種の酸とをそれぞれ所定の分量で調合してなる水性インクであって、色材は、色材が全部溶解または分散した低濃度溶液を強酸で中和して得られる中和曲線において、添加された強酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するものであることを特徴とする。
【０００９】
またこの場合、傾きＫは、添加された強酸の量に対応して変化したｐＨの特定の２点間を結ぶ直線の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するものであるとしてもよい。
【００１０】
この構成によれば、色材が全部溶解または分散した低濃度溶液を強酸で中和して得られる中和曲線において、添加された強酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足する色材を用いて水性インクが調合される。すなわち、前記中和曲線の傾きＫが０．０１以上となるように色材中の不純物や不純物に含まれる不要なアルカリ成分が除去された色材を用いることとなる。よって、この色材を用いて調合された水性インクをシリコンからなるノズル面に撥水撥油処理を施したインクジェットヘッドに充填して使用した場合、この水性インクには撥水撥油処理を侵し、さらにノズル面のシリコンを腐食溶解する色材中の不純物や不純物に含まれる不要なアルカリ成分は除去されているため、撥水撥油性が失われることを防止することができる。
【００１１】
この場合、特定の２点は、中和曲線のｐＨ７とｐＨ５であることが望ましい。この構成によれば、実際の水性インクのｐＨ調整範囲を中和曲線のｐＨ７〜５の範囲以内とすれば、色材中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和し、且つ色材が析出または凝集しにくいｐＨの範囲で色材中の不純物や不純物に含まれる不要なアルカリ成分が除去された水性インクとすることができる。
【００１２】
本発明の水性インクの製造方法は、色材が全部溶解または分散した低濃度溶液を強酸で中和して得られる中和曲線において、添加された強酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するように粗製色材から不純物や不純物が有するアルカリ成分を除去して精製された色材を得る精製工程と、精製工程で精製された少なくとも１種の色材と、色材を溶解または分散させる少なくとも１種からなる液媒体と、少なくとも１種の界面活性剤と、色材中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和してｐＨを調整する少なくとも１種の酸とをそれぞれ所定の分量で調合する調合工程とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、精製工程では、色材が全部溶解または分散した低濃度溶液を強酸で中和して得られる中和曲線において、添加された強酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するように粗製色材から不純物や不純物が有するアルカリ成分を除去して精製された色材が得られる。そして調合工程では、精製された色材を用いて水性インクが調合されるため、色材中の不純物や不純物に含まれる不要なアルカリ成分によってインクジェットヘッドのノズル面に施された撥水撥油処理が破壊されにくい水性インクを製造することができる。
【００１４】
本発明のインク容器は、インクを略密閉された状態に収容し、インクを外部に排出する流路を備えたインク容器において、収容されたインクが、上記発明の水性インクであること、または上記発明の水性インクの製造方法を用いて製造された水性インクであることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、インク容器は上記発明の水性インクまたは上記発明の水性インクの製造方法を用いて製造されたインクが充填されているため、このインク容器をインクジェットプリンタに搭載すれば、インクジェットプリンタが備えているインクジェットヘッドのノズル面に施された撥水撥油処理を破壊しにくい水性インクを供給することができる。
【００１６】
本発明のインクジェットプリンタは、インクをノズルから液滴として記録媒体に吐出して記録を行うインクジェットプリンタにおいて、上記発明のインク容器を搭載したことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、本発明のインクジェットプリンタは、上記発明のインク容器を搭載しているため、このインク容器に充填された上記発明の水性インクを用いて記録媒体に記録することができると共に、この水性インクは、インクジェットプリンタが備えているインクジェットヘッドのノズル面に施された撥水撥油処理を破壊しにくいため、撥水撥油処理の破壊による吐出されたインクの飛行曲がりや、ノズル面へのインクの付着によるノズルの目詰まり等の不具合を防止することができる。よって安定した吐出品質を有するインクジェットプリンタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態であるインクジェットプリンタについて図１を基に説明する。図１は、インクジェットプリンタの構造を示す要部概略図である。インクジェットプリンタ１００は、記録紙１０５をＹ方向（副走査方向）に送る送りローラ１０４と、インクを記録紙１０５に吐出するヘッドユニット１０１と、インクが収容されたカートリッジ１０２と、ヘッドユニット１０１とカートリッジ１０２とを搭載したキャリッジ１０３とにより構成されている。キャリッジ１０３は、キャリッジ軸１０６に係合してヘッドユニット１０１をＸ方向（主走査方向）に移動させる。
【００１９】
ヘッドユニット１０１は、インクジェットヘッド１０を有している。インクジェットプリンタ１００は、カートリッジ１０２からインクをインクジェットヘッド１０に供給して、インクジェットヘッド１０のノズルから記録紙１０５に向けてインク液滴を吐出すると共に、送りローラ１０４が記録紙１０５をＹ方向に送り、キャリッジ１０３によるヘッドユニット１０１のＸ方向走査により記録を行う。
【００２０】
このインクジェットプリンタ１００は、インクを水平方向に吐出し記録を行う方式であるが、ヘッドユニット１０１をその吐出方向が上方向または下方向あるいは斜め方向を向く姿勢に配置し、記録紙１０５をヘッドユニット１０１に対向するように送りながら記録する方式でもよい。
【００２１】
次に本発明の一実施形態であるカートリッジ（インク容器）について図２に基づいて説明する。図２は、カートリッジ（インク容器）の構造を示す概略断面図である。カートリッジ１０２には、本発明の一実施形態である水性インク２０が充填されている。水性インク２０の詳細については後述する。
【００２２】
カートリッジ１０２は、底部にインク供給部２２が設けられた直方体状のケース２１と、ケース２１の上部開口部を密閉する上蓋２３と、ケース２１内に圧縮されて収められた多孔質体からなるフォーム２６と、フォーム２６内の空間に注入された水性インク２０とにより構成されている。また、上蓋２３には、大気連通孔２４とフォーム２６を上部から圧縮するリブ２５が設けられている。そしてケース２１の底部に形成されたインク供給部２２に通ずる筒部２７には異物をろ過するフィルタ２８が設けられている。
【００２３】
このようなカートリッジ１０２は、通常では上蓋２３の上面にフィルム（図示せず）が大気連通孔２４を覆う状態に封着されており、このフィルムを剥がすとケース２１内が大気に連通してケース２１の底部にあるインク供給部２２から水性インク２０を取り出すことができる。
【００２４】
このカートリッジ１０２は、上蓋２３に大気連通孔２４を設け、ケース２１の底部にインク供給部２２を設けているが、これに限らず、大気連通孔２４とインク供給部２２の位置は適宜設定することができる。また、ケース２１内に水性インク２０を吸収して収容するフォーム２６を備えているが、フォーム２６がないインク容器としてもよい。例えば気体透過性のないフィルム材料などで袋状の容器をつくり、その容器内に水性インク２０を収容すると共に、外部に取り出すためのチューブ等を取り付けてもよい。
【００２５】
次に本実施形態のインクジェットヘッドについて図３に基づいて説明する。図３は、インクジェットヘッドの構造を示す概略断面図である。本実施形態のインクジェットヘッド１０は、振動板部５とこれに対向配置された電極１１とを有する静電アクチュエータ１５によって、ノズル４に連通する吐出室６に充填された水性インク２０を加圧し、ノズル４から水性インク２０を液滴として吐出する静電方式のインクジェットヘッドである。
【００２６】
インクジェットヘッド１０は、ホウ珪酸ガラスを材料とするガラス基板１と、単結晶シリコンを材料とするシリコン基板２と、同じく単結晶シリコンを材料とするノズルプレート３とを接合した三層構造となっている。
【００２７】
ガラス基板１には、エッチングによって形成された凹部に蒸着法またはスパッタ法で成膜されたＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）膜からなる電極１１が振動板部５と所定の間隔を置いて対向するように形成されている。
【００２８】
シリコン基板２には、ノズル４に連通する吐出室６と吐出室６にオリフィス７を経由してインクを供給するための共通インクキャビティであるリザーバ８とからなるインク流路を構成する凹部が異方性エッチングによって形成されている。また、リザーバ８にはインク容器からインクを供給するためのインク流路であるインク供給口１２がガラス基板１を貫通して穿孔されている。
【００２９】
ノズルプレート３には、ノズル４が異方性エッチングまたはドライエッチングで形成されている。またインクが吐出される側のノズル面１３には、インクの付着によるノズル４の目詰まり防止や吐出されるインクの直進性が損なわれることを防止するために、撥水撥油性を有する撥水撥油膜１４が形成されている。
【００３０】
図４は、ノズル面に形成された撥水撥油膜を示す概略断面図である。
【００３１】
撥水撥油膜１４は、フッ素含有シランカップリング化合物を主成分とするパララックコート（Ｒ）（東京製品開発研究所製）を用いて、ノズル面１３に蒸着法により２０ｎｍの厚みで膜付けされている。本実施形態の撥水撥油膜１４は、ノズル面１３の表面に形成されているが、ノズル４の内壁を含めた面に膜付けされた状態としてもよい。
【００３２】
尚、図３の概略断面図は、１つのインクジェットヘッド１０を示しているが、実際の製造方法は、それぞれがウェハ状のガラス基板１、シリコン基板２、ノズルプレート３に所定の数のノズル４とこれに対応するインク流路および静電アクチュエータ１５とを１単位として複数個分のインクジェットヘッド１０を形成する。その後に、ダイシング等の方法で切断してインクジェットヘッド１０を取り出す方法を用いている。また、ガラス基板１、シリコン基板２、ノズルプレート３に用いられる材料は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、ノズルプレート３は、ガラス基板１と同様にホウ珪酸ガラスを用いることができる。
【００３３】
また、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、ノズル４がノズルプレート３に設けられたフェイスインクジェット方式であるが、ノズル４をシリコン基板２またはノズルプレート３のエッジ部に開口したエッジインクジェット方式であってもよい。
【００３４】
次に本発明の一実施形態の水性インクおよびその製造方法について図５〜図９に基づいて説明する。本実施形態の水性インク２０は、少なくとも１種の色材としての染料と、染料を溶解させる水および２種の液媒体と、染料中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和してｐＨを調整する少なくとも１種の酸とが染料濃度３ｗｔ％となるように調合されたものである。
【００３５】
また色材としての染料は、染料が全部溶解した低濃度の１ｗｔ％染料水溶液を強酸としての硫酸で中和して得られる中和曲線において、添加された硫酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された硫酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するものである。
【００３６】
図５は代表的な染料を用いた１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。代表的な染料としてシアン系のＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｂｌｕｅ８６、マゼンタ系のＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｒｅｄ２２７、イエロー系のＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｙｅｌｌｏｗ８６，１３２を挙げて説明する。これらの染料について以降説明の都合上、それぞれＤＢ８６、ＤＲ２２７、ＤＹ８６、ＤＹ１３２と呼ぶ。尚、Ｃ．ＩはＣｏｌｏｒ．Ｉｎｄｅｘの略である。
【００３７】
図５（ａ）は、ＤＢ８６の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。図５（ｂ）は、ＤＲ２２７の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。図５（ｃ）は、ＤＹ８６の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。図５（ｄ）は、ＤＹ１３２の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。
【００３８】
これらのグラフが示すように、染料が全部溶解した１ｗｔ％染料水溶液に硫酸を添加して中和した場合、例えばｐＨ７からｐＨ５に変化する硫酸の添加量は、各染料によって異なっていることがわかる。すなわち添加された硫酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きをＫとすると、Ｋは、Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された硫酸の量（ｐｐｍ）］で表すことができ、この傾きＫが染料毎に異なっている。
【００３９】
図５（ａ）〜（ｄ）のグラフから代表的な染料の上記傾きＫをｐＨ７とｐＨ５の２点を結んだ直線の傾きとして算出すると次のとおりである。ＤＢ８６は、Ｋ＝０．００４１、ＤＲ２２７は、Ｋ＝０．０１５、ＤＹ８６は、Ｋ＝０．０８７、ＤＹ１３２は、Ｋ＝０．１３であった。
【００４０】
傾きＫが染料毎に異なる理由としては、染料中の不純物や不純物に含まれた不要なアルカリ成分が考えられる。さらに不純物としては、例えば過剰のスルホン化合物（反応副生成物）、過剰のアルカリ（反応残留物）、染料に添加された可溶化剤等が挙げられる。
【００４１】
次に染料中の不純物や不純物に含まれた不要なアルカリ成分が除去された水性インクの製造方法について図６を基に説明する。本実施形態の水性インク２０の製造方法は、色材としての染料が全部溶解した低濃度溶液である１ｗｔ％染料水溶液を硫酸で中和して得られる中和曲線において、添加された硫酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された硫酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するように粗製染料から不純物や不純物が有するアルカリ成分を除去して精製された染料を得る精製工程を備えている。また精製工程で精製された少なくとも１種の染料と、染料を溶解させる水と２種の水溶性有機溶媒からなる液媒体と、２種の界面活性剤と、染料中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和してｐＨを調整する少なくとも１種の酸とをそれぞれ所定の分量で調合する調合工程を備えている。
【００４２】
図６は染料の精製工程を示すフロー図である。代表的な染料の１つであるＤＢ８６を用いた場合について説明する。ＤＢ８６は、−ＳＯ3Ｈ（スルホン酸）基を有する直接染料である。
【００４３】
ステップＳ１では、粗製のＤＢ８６を水に加熱溶解させて６ｗｔ％の染料水溶液をつくる。
【００４４】
次にステップＳ２では、６ｗｔ％染料水溶液の総量の１ｗｔ％に相当する硫酸を添加する。この場合、硫酸の添加量は染料を全て遊離酸とするのに十分な量とする。
【００４５】
続いてステップＳ３では、硫酸が添加された染料水溶液を５℃に冷却する。
【００４６】
ステップＳ１〜Ｓ３では、染料水溶液中にＤＢ８６（ＰC（ＳＯ3Ｎａ）2）と、不純物である過剰なスルホン化合物（例えばＰC（ＳＯ3Ｎａ）3）とを有する場合、次の化学反応が起こると考えられる。
【００４７】
【化１】
2005336350.tif 000003
ＰCはフタロシアニンでＤＢ８６の骨格部を表す。この場合、染料水溶液中では、大部分が染料遊離酸（ＰC（ＳＯ3Ｈ）2）と、過剰なスルホン酸基を含んだ染料遊離酸（ＰC（ＳＯ3Ｈ）3）と、硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）とが生成される。そして冷却されることにより大部分の染料遊離酸は析出沈殿し、極性基が多い過剰なスルホン酸基を含んだ染料遊離酸と水溶液中で安定な硫酸ナトリウムは水溶液中に溶解している。
【００４８】
また過剰なアルカリ成分（ＮａＯＨ）を含んだ染料の場合では、次のような化学反応となる。
【００４９】
【化２】
2005336350.tif 000004
したがって、染料は遊離酸となって析出沈殿し、アルカリ性分は硫酸ナトリウムとして水溶液中に溶解している。
【００５０】
また可溶化剤として酢酸ナトリウム（ＣＨ3ＣＯＯＮａ）が染料に含まれている場合は、次の化学反応が起こる。
【００５１】
【化３】
2005336350.tif 000005
染料は遊離酸となって析出沈殿し、酢酸ナトリウムは水溶性の酢酸と硫酸ナトリウムとになる。
【００５２】
ステップＳ４では、上記各化学反応により、析出沈殿した染料遊離酸を５Ｃ濾紙（ＪＩＳ Ｐ ３８０１）にて濾過して分離する。濾過された水溶液中には、不純物としての過剰なスルホン酸基を含んだ染料、過剰のアルカリ成分および可溶化剤が有する不要なアルカリ成分が含まれ分離される。
【００５３】
ステップＳ５では、分離された染料遊離酸に水酸化ナトリウム水溶液をアルカリが過剰とならないように当量の５０％として添加し、染料遊離酸を加熱溶解する。
【００５４】
ステップＳ６では、染料遊離酸は、一部が中和し、一部が遊離酸のまま残る次の化学反応が起こる。
【００５５】
【化４】
2005336350.tif 000006
【００５６】
ステップＳ７では、未中和の遊離酸は溶解しないため、これを５Ｃ濾紙（ＪＩＳ Ｐ ３８０１）にて濾過する。これによって未中和の遊離酸は染料水溶液と分離される。
【００５７】
ステップＳ８では、ステップＳ７の濾液の染料水溶液に適量の水を添加して６ｗｔ％染料水溶液とする。
【００５８】
ステップＳ９では、粗製ＤＢ８６中の不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分が除去された精製ＤＢ８６の６ｗｔ％染料水溶液が出来上がり、精製工程が終わる。
【００５９】
尚、精製工程のステップＳ５では、分離された染料遊離酸に水酸化ナトリウム水溶液をアルカリが過剰とならないように当量の５０％として添加したが、精製された染料の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線の傾きＫが前述の条件を満たすように適宜水酸化ナトリウムの量を調整してもよい。そうすればステップＳ７で得られる染料水溶液の収量を改善することが可能である。
【００６０】
次に上記の精製工程で得られた６ｗｔ％染料水溶液を用いて、水と２種の水溶性有機溶媒からなる液媒体と、２種の界面活性剤と、ｐＨ調整用のクエン酸とを所定の分量で調合する調合工程を経て、水性インク２０が完成する。
【００６１】
図７は、代表的な染料を用いた実施例および比較例の水性インクの組成を示す表である。実施例１〜５および比較例１〜３に示した各水性インク２０は、染料の濃度が３ｗｔ％となるように、染料と、水と液媒体である２種の水溶性有機溶媒グリセリンおよび２−ピロリドンと、界面活性剤であるオルフィンＳＴＧ（Ｒ）（日信化学工業製）およびサーフィノール８２（Ｒ）（エアープロダクツアンドケミカルズ社製）と、ｐＨ調整用のクエン酸とを所定の分量で調合したものである。
【００６２】
図７に示すように実施例１は、ＤＢ８６の精製染料を用いている。実施例２は、ＤＢ８６の精製染料と未精製染料とを３：１の割合で混合した染料を用いている。実施例３は、ＤＲ２２７の未精製染料を用いている。実施例４は、ＤＲ２２７の未精製染料とＤＹ８６の未精製染料を１：１の割合で混合した染料を用いている。実施例５は、ＤＹ１３２の未精製染料を用いている。比較例１は、ＤＢ８６の未精製染料を用いている。比較例２は、ＤＢ８６の精製染料と未精製染料とを１：１の割合で混合した染料を用いている。比較例３は、ＤＹ８６の未精製染料を用いている。
【００６３】
尚、実施例１〜５および比較例１〜３の水性インク２０は、ｐＨ調整用のクエン酸を添加する前に、溶液のｐＨが中性領域のｐＨ６．５〜７となっていない場合には、硫酸を添加して過剰のアルカリ成分を中和している。クエン酸は、水性インク２０のｐＨがおよそ６．０となるように添加されている。
【００６４】
図８は、実施例および比較例の水性インクの耐久試験結果を示す表である。実施例１〜５および比較例１〜３の水性インク２０の効果を検証するために、次のような耐久試験を行った。
【００６５】
耐久試験方法は、図３および図４に示したインクジェットヘッド１０を実施例１〜５および比較例１〜３の組成を有する水性インク２０中に６０℃に加温された状態で１１日間浸漬し、その後取り出して撥水撥油膜１４の静的接触角を測定するものである。
【００６６】
浸漬する前のインクジェットヘッド１０のノズル面１３に形成された撥水撥油膜１４の静的接触角はおよそ７０度であり、この静的接触角が５０度未満になるとノズル４から吐出されたインクに飛行曲がりが発生することがわかっている。したがって浸漬後の評価方法としては、静的接触角が５０度以上ある場合を○とし、５０度未満を×とした。
【００６７】
さらに実施例１〜５および比較例１〜３に用いた各染料の１ｗｔ％染料水溶液を作り、硫酸を添加して中和曲線を求め、前述の傾きＫを染料毎に算出した。
【００６８】
図９は、実施例および比較例に用いた染料の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。図９（ａ）は実施例１（ＤＢ８６の精製染料を使用）の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。図９（ｂ）は比較例２（ＤＢ８６の精製染料と未精製染料とを１：１の割合で混合した染料を使用）の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。図９（ｃ）は実施例２（ＤＢ８６の精製染料と未精製染料とを３：１の割合で混合した染料を使用）の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。図９（ｄ）は実施例４（ＤＲ２２７の未精製染料とＤＹ８６の未精製染料とを１：１の割合で混合した染料を使用）の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフである。
【００６９】
図８の耐久試験結果と傾きＫの値からわかるとおり、１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線の傾きＫが０．０１以上を示す実施例１〜５の水性インク２０は、耐久試験後もノズル面接触角が５０度以上の数値を示し撥水撥油膜１４が破壊されていないと考えられる。一方傾きＫが０．０１未満を示す比較例１〜３の水性インク２０は、耐久試験後のノズル面接触角が５０度未満となって撥水撥油膜１４の破壊が起こっていると考えられる。
【００７０】
またこれらの実施例１，２および比較例１，２からもわかるとおり、ＤＢ８６の場合は、未精製状態では傾きＫが０．００４１で０．０１よりも小さいため、精製して用いることが必要だが、精製染料と未精製染料とを所定の割合で混合することで傾きＫを０．０１以上とすることができる。よって、精製工程を施すことによる染料のコストアップを抑えることも可能である。
【００７１】
また実施例３〜５からわかるとおり、未精製染料であっても１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線の傾きＫが０．０１以上となる染料を用いれば、精製工程を必要とせずに撥水撥油膜１４を破壊しにくい水性インク２０とすることができる。さらには、２種の染料を混合して用いる場合は、あらかじめ各１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線の傾きＫを求めておくことによって、適正な混合割合を導くことができる。
【００７２】
上記実施形態の効果は、以下のとおりである。
（１）水性インク２０の色材は、染料を全部溶解させた１ｗｔ％染料水溶液に硫酸を添加して得られた中和曲線の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／［硫酸添加量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足する染料を用いている。これによれば、不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分を含まない染料を用いているため、不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分によるノズル面１３に形成された撥水撥油膜１４の破壊を防ぐことができる。
（２）水性インク２０の色材である染料は、染料を全部溶解させた１ｗｔ％染料水溶液に硫酸を添加して得られたｐＨ７〜５の範囲以内の中和曲線の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／［硫酸添加量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足する染料を用いている。これによれば実際の水性インク２０のｐＨ調整範囲をｐＨ７〜５の範囲以内とすることによって、染料中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和し、且つ染料が析出または凝集しにくいｐＨの範囲で不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分が除去された水性インク２０とすることができる。
（３）水性インク２０の製造方法は、精製工程では、染料が全部溶解した１ｗｔ％染料水溶液を硫酸で中和して得られる中和曲線において、添加された硫酸の量に対応して変化したｐＨの変化量の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／ｄ［添加された強酸の量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足するように粗製染料から不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分を除去して精製された染料が得られる。そして調合工程では、精製された染料を用いて水性インク２０が調合されるため、不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分によってインクジェットヘッド１０のノズル面１３に施された撥水撥油処理が破壊されにくい水性インク２０を製造することができる。
（４）カートリッジ１０２（インク容器）は、本実施形態の水性インク２０が充填されているため、このカートリッジ１０２をインクジェットプリンタ１００に搭載すれば、インクジェットプリンタ１００が備えているインクジェットヘッド１０のノズル面１３に形成された撥水撥油膜１４を破壊しにくい水性インク２０を供給することができる。
（５）インクジェットプリンタ１００には、本実施形態のカートリッジ１０２（インク容器）が搭載されているため、カートリッジ１０２に充填された水性インク２０を用いて記録媒体に記録することができる。またこの水性インク２０は、インクジェットプリンタ１００が備えているインクジェットヘッド１０のノズル面１３に形成された撥水撥油膜１４を破壊しにくいため、インクの付着による吐出されたインクの飛行曲がりや、ノズルの目詰まり等の不具合を防止することができる。よって安定した吐出品質を有するインクジェットプリンタ１００を提供することができる。
【００７３】
上記実施形態の変形例は、以下のとおりである。
（変形例１）水性インク２０の色材は、顔料を全部分散させた１ｗｔ％顔料溶液に硫酸を添加して得られた中和曲線の傾きＫが条件Ｋ＝−ｄｐＨ／［硫酸添加量（ｐｐｍ）］≧０．０１を満足する顔料としてもよい。これによれば、不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分を含まない顔料を用いているため、不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分によるノズル面１３に形成された撥水撥油膜１４の破壊を防ぐことができる。
（変形例２）上記実施例１〜５以外の他の染料および顔料の例は、黄色系としては、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、１１、１７、１９、２３、２５、２９、３６、３８、４０、４２、４４、４９、５９、６１、７０、７２、７５、７６、７８、７９、９８、９９、１１０、１１１、１２７、１３１、１３５、１４２、１６２、１６４、１６５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、８、１１、１２、２４、２６、２７、３３、３９、４４、５０、５５、５８、８５、８７、８８、８９、９８、１１０、１４２、１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー２３等が挙げられる。また、赤色系として、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、６、８、９、１３、１４、１８、２６、２７、３２、３５、３７、４２、５１、５２、５７、７５、７７、８０、８２、８５、８７、８８、８９、９２、９４、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１１７、１１８、１１９、１２９、１３０、１３１、１３３、１３４、１３８、１４３、１４５、１５４、１５５、１５８、１６８、１８０、１８３、１８４、１８６、１９４、１９８、２０９、２１１、２１５、２１９、２４９、２５２、２５４、２６２、２６５、２７４、２８２、２８９、３０３、３１７、３２０、３２１、３２２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、２、４、９、１１、１３、１７、２０、２３、２４、２８、３１、３３、３７、３９、４４、４６、６２、６３、７５、７９、８０、８１、８３、８４、８９、９５、９９、１１３、１９７、２０１、２１８、２２０、２２４、２２５、２２６、２２８、２２９、２３０、２３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４１、４８、５４、５７、５８、６３、６８、８１等が挙げられる。また、青色系として、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、７、９、１５、２２、２３、２５、２７、２９、４０、４１、４３、４５、５４、５９、６０、６２、７２、７４、７８、８０、８２、８３、９０、９２、９３、１００、１０２、１０３、１０４、１１２、１１３、１１７、１２０、１２６、１２７、１２９、１３０、１３１、１３８、１４０、１４２、１４３、１５１、１５４、１５８、１６１、１６６、１６７、１６８、１７０、１７１、１８２、１８３、１８４、１８７、１９２、１９９、２０３、２０４、２０５、２２９、２３４、２３６、２４９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、２、６、１５、２２、２５、４１、７１、７６、７７、７８、８０、８７、９０、９８、１０６、１０８、１２０、１２３、１５８、１６０、１６３、１６５、１６８、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９９、２００、２０１、２０２、２０３、２０７、２２５、２２６、２３６、２３７、２４６、２４８、２４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、１７等が挙げられる。更に、黒色系として、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、２４、２６、２９、３１、４８、５０、５１、５２、５８、６０、６２、６３、６４、６７、７２、７６、７７、９４、１０７、１０８、１０９、１１０、１１２、１１５、１１８、１１９、１２１、１２２、１３１、１３２、１３９、１４０、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１９１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７、１９、２２、３２、３５、３８、５１、５６、６２、７１、７４、７５、７７、９４、１０５、１０６、１０７、１０８、１１２、１１３、１１７、１１８、１３２、１３３、１４６、１５４、１６８、１７１、１９５等が挙げられる。これらの色材は単独、または複数種混合して用いることができる。また黒色系顔料としては、カーボンブラックが挙げられる。
（変形例３）インクジェットヘッド１０は、静電方式のインクジェットヘッドに限定されない。ノズル４が形成される基板材料として単結晶シリコン、シリコン化合物、ホウ珪酸ガラスのいずれかの材料を用い、このノズル面１３に撥水撥油膜１４が形成されたインクジェットヘッドであって、ノズル４から吐出されるインクを加圧する加圧部がピエゾ（圧電素子）方式や発熱体により発泡した気体で加圧するバブル方式としてもよい。
【００７４】
上記実施形態および変形例から把握される請求項以外の技術的思想は以下のとおりである。
（１）不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分を全部または一部除いた少なくとも１種の色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１種からなる液媒体と、少なくとも１種の界面活性剤と、前記色材中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和する強酸と、ｐＨを調整する弱酸とをそれぞれ所定の分量で調合してなる水性インク。
（２）色材から不純物や不純物が有する不要なアルカリ成分を全部または一部除去して精製する精製工程と、精製工程により精製された少なくとも１種の前記色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１種からなる液媒体と、少なくとも１種の界面活性剤と、前記色材中に含まれる過剰のアルカリ成分を中和する強酸と、ｐＨを調整する弱酸とをそれぞれ所定の分量で調合する調合工程とを備えた水性インクの製造方法。
（３）（１）および（２）において、不純物は、色材を製造する過程で含まれる反応副生成物や反応残留物、色材に添加された可溶化剤である水性インクおよびその製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】インクジェットプリンタの構造を示す要部概略図。
【図２】カートリッジ（インク容器）の構造を示す概略断面図。
【図３】インクジェットヘッドの構造を示す概略断面図。
【図４】ノズル面に形成された撥水撥油膜を示す概略断面図。
【図５】代表的な染料を用いた１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフ。
【図６】染料の精製工程を示すフロー図。
【図７】代表的な染料を用いた実施例および比較例の水性インクの組成を示す表。
【図８】実施例および比較例の水性インクの耐久試験結果を示す表。
【図９】実施例および比較例に用いた染料の１ｗｔ％染料水溶液の中和曲線を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７６】
４…ノズル、６…吐出室、１０…インクジェットヘッド、１３…ノズル面、１４…撥水撥油膜、１５…加圧部としての静電アクチュエータ、２０…インクとしての水性インク、２２…流路としてのインク供給部、１００…インクジェットプリンタ、１０２…インク容器としてのカートリッジ、１０５…記録媒体としての記録紙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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